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因具有结构简单,制造成本低的优点,以及家用电器的普及,单相电机的应用越来越广泛,同时,也使得单相电机的耗能在耗能总量中所占比重越来越大。目前国际上能源问题日趋严重,对用电设备进行节能降耗的研究也得到大家的密切关注,对耗能较多的单相电机进行变频调速研究也日益增多。但是目前对工业用三相电机变频控制技术研究较多,而对单相电机的控制技术研究相对来说较少,其实单相电机结构比三相电机简单,制造成本也比较低廉,使用也越来越多。单相电机是指具有一个绕组的电机,但实际应用中的电机有两个绕组,也可以说是两相电机。目前的单相电机控制方法都停留在初步的阶段,对电机的控制不够精确,不能区分电机在何种运行状态,导致电机在运行时电能浪费严重,而在单相电机使用越来越多能源日紧益张的今天,对研究单相电机变频调速具有深刻意义。设计用于单相电机变频调速的电机控制装置。在变频调速控制方面,通过学习三相电机空间电压矢量变频调速原理,为了使单相电机绕组出现对称运行必需的内部圆形旋转磁场,推导出单相电机绕组的数学模型,提出单相电机变频调速合成电压矢量式控制方法,并使用MATLAB进行仿真和实验验证。
本文具体工作为首先对单相电机的控制方法以及发展进行了论述,研究了空间电压矢量控制对电机进行控制的原理,给出了基于电压空间矢量控制方法进行变频调速的设计方案,并用MATLAB/SIMULINK建立仿真模型验证了该原理的可行性。使用Microchip公司的专用电机控制芯片dsPIC30F3011作为控制核心,以集成驱动芯片IR2136驱动6路开关器件,详细介绍了主回路、驱动电路、辅助电源电路、系统保护电路、检测电路、控制电路及其它外围电路的设计。编写软件程序实现空间电压矢量对电机的调速控制:软件设计部分包括主程序、PWM子程序和故障中断子程序,整个程序采用模块化设计,便于程序的修改和移植。实验证明使用SVPWM控制单相电机能够达到良好调速控制效果。